JP2018014196A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack.
特許文献１には、複数の単セルが積層された燃料電池スタック用のガスケットが開示されている。このガスケットは、各単セルを流れる反応ガス及び冷却媒体の漏洩を防止するためのものであり、ガスケットの第１面の中央に突出して設けられた主リップと、ガスケットの第１面と反対側の第２面の中央に突出して設けられた副リップとを有する。主リップと副リップは、隣接する２つの単セルによって押圧されて２つの単セルの間をシールする。 Patent Document 1 discloses a gasket for a fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked. This gasket is for preventing leakage of reaction gas and cooling medium flowing through each single cell, and is provided with a main lip projecting in the center of the first surface of the gasket, and the opposite side of the first surface of the gasket. And a secondary lip projecting in the center of the second surface. The main lip and the sub lip are pressed by two adjacent single cells to seal between the two single cells.
上述した従来技術では、複数の単セルが積層された際、単セルの間のシール性を確保するために、積層方向における隣り合う２つのガスケットは、一方のガスケットの副リップが他方のガスケットの主リップと積層方向において重なるように配置される。しかしながら、この２つのガスケットがガスケットの幅方向に沿ってずれた場合に、いずれものガスケットの主リップと副リップに掛かる圧力が過度に減少し、シール性が過度に低下してしまう可能性があるという問題があった。 In the above-described prior art, when a plurality of single cells are stacked, in order to ensure the sealing property between the single cells, the two adjacent gaskets in the stacking direction have the secondary lip of one gasket as the other gasket. It arrange | positions so that it may overlap with the main lip in the lamination direction. However, when these two gaskets are displaced along the width direction of the gasket, the pressure applied to the main lip and the sub lip of any gasket may be excessively reduced, and the sealing performance may be excessively deteriorated. There was a problem.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池スタックが提供される。この複数の単セルが積層された燃料電池スタックは、任意の隣接する２つの単セルの間に挟まれて配置されたガスケットを備え、前記ガスケットは、前記２つの単セルに接して前記２つの単セルに第１圧力を付与するリップ部と、前記リップ部の両側に形成され、前記２つの単セルに接して前記２つの単セルに前記第１圧力よりも小さな第２圧力を付与するストッパ部とを有する。 (1) According to one aspect of the present invention, a fuel cell stack is provided. The fuel cell stack in which the plurality of single cells are stacked includes a gasket disposed between any two adjacent single cells, and the gasket is in contact with the two single cells and the two A lip portion that applies a first pressure to the single cell, and a stopper that is formed on both sides of the lip portion and that applies a second pressure smaller than the first pressure to the two single cells in contact with the two single cells. Part.
この形態の燃料電池スタックによれば、複数の単セルの積層方向における隣り合う２つのガスケットがガスケットの幅方向にずれた場合に、当該隣り合う２つのガスケットの２つのリップ部がずれることによって減少した圧力の一部が、ストッパ部の圧力によって補充されるので、リップ部に掛かる圧力が過度に減少することを抑制でき、シール性が過度に低下することを抑制できる。 According to the fuel cell stack of this embodiment, when two adjacent gaskets in the stacking direction of a plurality of single cells are shifted in the width direction of the gasket, the two lip portions of the two adjacent gaskets are decreased. Since a part of the applied pressure is supplemented by the pressure of the stopper portion, it is possible to suppress the pressure applied to the lip portion from being excessively reduced and to suppress the sealing performance from being excessively lowered.
（２）上記形態の燃料電池スタックにおいて、前記単セルは、アノード側セパレータとカソード側セパレータとを備え、前記ガスケットは、前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータのうちのいずれか一方のセパレータの表面に配置されており、前記一方のセパレータの表面において、前記ガスケットの両側に壁を形成した溝部が形成されており、前記一方のセパレータの平面視において、前記ガスケットが走る方向と垂直な方向を幅方向と呼ぶとき、前記幅方向において、前記ガスケットの幅をＤとし、前記溝部の幅をＬとし、前記リップ部の中心から前記ガスケットの外縁までの距離をＥとしたとき、Ｌ−Ｄ＜Ｅの関係を満たしてもよい。 (2) In the fuel cell stack of the above aspect, the single cell includes an anode side separator and a cathode side separator, and the gasket is a surface of one of the anode side separator and the cathode side separator. A groove formed with walls on both sides of the gasket is formed on the surface of the one separator, and a width perpendicular to the direction in which the gasket runs in a plan view of the one separator In the width direction, when the width of the gasket is D, the width of the groove portion is L, and the distance from the center of the lip portion to the outer edge of the gasket is E, L−D <E May be satisfied.
上記形態の燃料電池スタックによれば、ガスケットと溝部の構成はＬ−Ｄ＜Ｅの関係を満たすので、積層方向において隣り合う２つのガスケットがずれた場合に、２つのガスケットが過度にずれることなく、シール性が低下することを更に抑制できる。 According to the fuel cell stack of the above aspect, the configuration of the gasket and the groove satisfies the relationship of L−D <E. Therefore, when two adjacent gaskets are displaced in the stacking direction, the two gaskets are not excessively displaced. Moreover, it can further suppress that sealing performance falls.
（３）上記形態の燃料電池スタックにおいて、前記ガスケットは、前記リップ部と前記ストッパ部のそれぞれとの間に形成された腕部を有し、前記複数の単セルが積層する積層方向と一致の方向を高さ方向と呼ぶとき、前記高さ方向において、前記腕部の高さが、前記ストッパ部の高さよりも小さく、前記幅方向において、前記腕部の幅をＢとし、前記リップ部の幅をＡとし、前記ストッパ部の幅をＣとしたとき、Ｂ＜Ａ≦Ｃの関係を満たしてもよい。 (3) In the fuel cell stack of the above aspect, the gasket has an arm portion formed between each of the lip portion and the stopper portion, and coincides with a stacking direction in which the plurality of single cells are stacked. When the direction is referred to as the height direction, the height of the arm portion is smaller than the height of the stopper portion in the height direction, the width of the arm portion is B in the width direction, and the lip portion When the width is A and the width of the stopper is C, the relationship of B <A ≦ C may be satisfied.
上記形態の燃料電池スタックによれば、ガスケットの構成はＢ＜Ａ≦Ｃの関係を満たすので、積層方向において隣り合う２つのガスケットがずれた場合に、２つのガスケットが重なり得る部分をより多く確保でき、シール性が低下することを更に抑制できる。 According to the fuel cell stack of the above aspect, since the gasket configuration satisfies the relationship of B <A ≦ C, when two adjacent gaskets are displaced in the stacking direction, more portions where two gaskets can overlap are secured. It is possible to further suppress the deterioration of the sealing performance.
本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池スタックの製造方法、燃料電池用ガスケット等の形態で実現することができる。 The present invention can be implemented in various forms other than the above. For example, it can be realized in the form of a fuel cell stack manufacturing method, a fuel cell gasket, and the like.
・第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池スタック１００の概略斜視図である。燃料電池スタック１００は、複数の単セル１４０が、図１に示すＺ軸方向に積層されて形成されている。図中で、Ｚ軸及びＸ軸は水平面と平行であり、＋Ｙ方向は鉛直上方向を示し、−Ｙ方向は鉛直下方を示す。単セル１４０は、膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ぶ）を有するＭＥＡプレート３０と、ＭＥＡプレート３０を挟んで配置された２つのセパレータ、すなわち、アノード側セパレータ５０とカソード側セパレータ４０と、を備えている。ＭＥＡプレート３０は、発電部３２と、発電部３２の周囲を囲んで配置された支持フレーム３１とを備えている。発電部３２は、単セル１４０の積層方向（Ｚ軸方向）に沿って配置されているＭＥＡとＭＥＡを挟む２つのガス拡散層とを有する。なお、発電部３２を１つの膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）により構成してもよい。燃料電池スタック１００は、いわゆる固体高分子形燃料電池であり、反応ガス（酸化剤ガス及び燃料ガス）の供給部や、冷却媒体の供給部等と共に燃料電池システムを構成する。このような燃料電池システムは、例えば、駆動用電源を供給するためのシステムとして、車両等に搭載されて用いられる。
First embodiment:
FIG. 1 is a schematic perspective view of a
図２は、アノード側セパレータ５０の面から＋Ｚ方向に沿って見た単セル１４０の概略平面図である。アノード側セパレータ５０の長手方向の一端縁部には、燃料ガス入口マニホールド孔６２と、冷却媒体出口マニホールド孔８４と、酸化剤ガス入口マニホールド孔７２と、が上から下へと順に並んで設けられている。これに対して、他端縁部には、酸化剤ガス出口マニホールド孔７４と、冷却媒体入口マニホールド孔８２と、燃料ガス出口マニホールド孔６４と、が上から下へと順に並んで設けられている。アノード側セパレータ５０の中央部分には、複数の筋状の冷却媒体流路溝５４が形成されている。なお、セパレータ４０，５０は、例えばステンレス鋼やチタンなどの金属部材をプレス成形したプレス成形板が採用される。但し、プレス成形板以外のセパレータを使用してもよい。
FIG. 2 is a schematic plan view of the
燃料ガス入口マニホールド孔６２から供給された燃料ガスのうち、利用されなかった燃料ガスは燃料ガス出口マニホールド孔６４によって集められ、燃料電池スタック１００（図１）の外部に排出される。また、酸化剤ガス入口マニホールド孔７２から供給された酸化剤ガスのうち、利用されなかった酸化剤ガスは酸化剤ガス出口マニホールド孔７４によって集められ、燃料電池スタック１００の外部に排出される。さらに、冷却媒体入口マニホールド孔８２から供給された冷却媒体は、冷却媒体流路溝５４を流れて、冷却媒体出口マニホールド孔８４によって集められ、燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、複数の単セル１４０が積層された状態では、冷却媒体入口マニホールド孔８２と、冷却媒体流路溝５４と、冷却媒体出口マニホールド孔８４とが互いに連通して、冷却媒体流路面２００を構成する。
Of the fuel gas supplied from the fuel gas
図２において、アノード側セパレータ５０の表面に、各反応ガスマニホールド孔６２，６４，７２，７４及び冷却媒体流路面２００のそれぞれを囲むようにガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が配置されている。ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、複数の単セル１４０が積層された際に、隣接する２つの単セル１４０の表面に当接し、２つの単セル１４０の間を密封する機能を有する。具体的には、ガスケットＧＫ１，ＧＫ２が燃料ガスの漏洩を防止するためのものであり、ガスケットＧＫ３，ＧＫ４が酸化剤ガスの漏洩を防止するためのものであり、ガスケットＧＫ５が冷却媒体の漏洩を防止するためのものである。これらのガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、アノード側セパレータ５０とは別途に形成され、隣接する２つの単セル１４０の間に挟まれて配置されている。ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５としては、例えばゴムや樹脂などの弾性部材を含む軟質ガスケットを使用することができる。なお、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５は、アノード側セパレータ５０の表面に配置される代わりに、カソード側セパレータ４０（図１）のＭＥＡプレート３０（図１）側とは反対側の面に配置されてもよい。また、セパレータ４０，５０には、これらのガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が配置された領域に、ガスケットＧＫ１〜ＧＫ５の両側に傾斜壁を形成した溝部８１が形成されている。なお、溝部８１はアノード側セパレータ５０とカソード側セパレータ４０のいずれか一方の表面に形成してもよい。また、溝部８１の両側の壁は傾斜壁でなく垂直な壁であってもよい。
In FIG. 2, gaskets GK <b> 1 to GK <b> 5 are arranged on the surface of the
図３（ａ）は、図２に示した単セル１４０の３ａ−３ａ断面を示す図である。ガスケットＧＫ４は、リップ部２１と、リップ部２１の両側に形成された２つのストッパ部２３とを有する。リップ部２１は、積層方向Ｚにおいて上下にそれぞれ突起部２０を有する。第１実施形態では、この２つの突起部２０は同一形状及び同一寸法を有する。リップ部２１と各ストッパ部２３との間には、これらよりも高さの小さな腕部２２が形成されている。腕部２２とアノード側セパレータ５０との間には、隙間Ｇが存在しており、腕部２２はアノード側セパレータ５０と接触していない。但し、腕部２２を省略してもよい。なお、第１実施形態では、ガスケットＧＫ４は、Ｘ方向において左右対称である。
FIG. 3A is a diagram showing a 3a-3a cross section of the
本明細書では、平面視（図２）において、個々のガスケットＧＫ１〜ＧＫ５が走る方向と垂直な方向を「ガスケットの幅方向」と呼ぶ。図３（ａ）では、Ｘ方向がガスケットＧＫ４の幅方向である。また、図３（ａ）では以下の寸法を図示している。
・Ａ：リップ部２１の幅（突起部２０の幅）
・Ｂ：腕部２２の幅
・Ｃ：ストッパ部２３の幅
・Ｄ：ガスケットＧＫ４の幅
・Ｅ：リップ部２１の中心からガスケットＧＫ４の外縁までの距離
・Ｌ：溝部８１の幅
In the present specification, the direction perpendicular to the direction in which the individual gaskets GK1 to GK5 run in a plan view (FIG. 2) is referred to as a “gasket width direction”. In FIG. 3A, the X direction is the width direction of the gasket GK4. FIG. 3A shows the following dimensions.
A: width of the lip 21 (width of the protrusion 20)
B: width of arm 22 C: width of
第１実施形態では、ガスケットＧＫ４はＸ方向において左右対称なので、Ｅ＝Ｄ／２である。また、複数の単セル１４０が積層されると、ガスケットＧＫ４が隣接する２つの単セル１４０の間に挟まれて変形するので、単セル１４０が積層される前と積層された後とにおいて上述ガスケットＧＫ４の各部分の幅がわずかに異なってしまうが、その差異による以下の説明への影響は無視し得る程度である。
In the first embodiment, since the gasket GK4 is bilaterally symmetrical in the X direction, E = D / 2. In addition, when the plurality of
図３（ｂ）は、複数の単セル１４０が積層された状態を示している。このとき、ガスケットＧＫ４のリップ部２１はガスケットＧＫ４を挟む２つの単セル１４０それぞれに接し、２つの単セル１４０それぞれに圧力Ｐ２１（第１圧力）を付与する。それとともに、ガスケットＧＫ４のストッパ部２３もガスケットＧＫ４を挟む２つの単セル１４０それぞれに接し、２つの単セル１４０それぞれに圧力Ｐ２１よりも小さな圧力Ｐ２３（第２圧力）を付与する。腕部２２は、ガスケットＧＫ４を挟む２つの単セル１４０のいずれにも接触していない。こうすれば、ガスケットＧＫ４に掛かる圧力がリップ部２１に集中するので、十分なシール性を確保できる。なお、積層方向Ｚにおける隣り合う２つのガスケットＧＫ４は、それぞれのリップ部２１が積層方向Ｚにおいて互いに重なるように配置されることが好ましい。こうすれば、隣り合う２つのリップ部２１の間の圧力を最大にすることができるので、更にシール性を向上できる。
FIG. 3B shows a state where a plurality of
図４は、図３（ｂ）の積層方向Ｚにおける隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１がＸ方向にずれた場合の説明図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１がずれた場合にも、隣り合う２つのリップ部２１がずれることによって減少した圧力の一部は、ストッパ部２３の圧力によって補充される。この結果、リップ部２１に掛かる圧力が過度に減少することを抑制でき、シール性が過度に低下することを抑制できる。
FIG. 4 is an explanatory diagram when the
なお、隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１がずれた場合に、隣接する２つの単セル１４０の間のシール性が低下することを更に抑制するために、ガスケットＧＫ４の寸法は以下の関係を満たすことが好ましい。
Ｌ−Ｄ＜Ｅ …（１）
Ｂ＜Ａ≦Ｃ …（２）
In order to further suppress the deterioration of the sealing performance between the two adjacent
L−D <E (1)
B <A ≦ C (2)
図４（ａ）は、上記（１）式の効果を説明する図である。図４（ａ）の例では、隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄが互いに左右に最大限にずれた状態を示している。上記（１）式は、溝部８１の両側の傾斜壁８３，８５によって、２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのずれ量の最大値（Ｌ−Ｄ）が、リップ部２１の中心からガスケットＧＫ４ｔ（ＧＫ４ｄ）の外縁までの距離の値Ｅよりも小さな値に制限されることを示している。このため、ガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄは図４（ａ）に示す状態より更に左右にずれることはない。このとき、ガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１と各ストッパ部２３のうち、一方のガスケットのリップ部２１のほとんどが他方のガスケットのストッパ部２３と重なる。このため、隣り合う２つのリップ部２１がずれることによって減少した圧力の一部は、一方のガスケットのリップ部２１と他方のガスケットのストッパ部２３との間の圧力によって補充される。この結果、リップ部２１に掛かる圧力が減少することを抑制でき、シール性が低下することを更に抑制できる。
FIG. 4A is a diagram for explaining the effect of the formula (1). In the example of FIG. 4A, the two adjacent gaskets GK4t and GK4d are shown to be maximally displaced from each other right and left. In the above equation (1), the maximum deviation amount (LD) of the two gaskets GK4t and GK4d is reduced from the center of the
図４（ｂ）と図４（ｃ）は、上記（２）式の効果を説明する図である。図４（ｂ）は、ガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１が互いに重なっている状態（図３（ｂ））から、２つのリップ部２１が重ならない状態までずれたときの様子を示している。このとき、上記（２）式で与えられるように、リップ部２１の幅Ａが腕部２２の幅Ｂよりも大きい場合には、一方のガスケットのリップ部２１が他方のガスケットの腕部２２の範囲内に重なってしまうことがなく、一方のガスケットのリップ部２１が他方のガスケットのストッパ部２３と部分的に重なるので、リップ部２１に掛かる圧力が減少することを抑制でき、シール性が低下することを更に抑制できる。
FIG. 4B and FIG. 4C are diagrams for explaining the effect of the equation (2). FIG. 4B shows a state where the
図４（ｃ）の例は、ガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄのリップ部２１と各ストッパ部２３のうち、一方のガスケットのリップ部２１の全体が他方のガスケットのストッパ部２３と重なっている状態を示している。このとき、上記（２）式で与えられるように、リップ部２１の幅Ａがストッパ部２３の幅Ｃ以下の長さを有する場合には、一方のガスケットのリップ部２１と他方のガスケットのストッパ部２３が重なり得る部分をより多く確保することができ、シール性が低下することを更に抑制できる。
The example of FIG. 4C shows a state in which the
以上説明したように、第１実施形態では、積層方向Ｚにおいて隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｔ，ＧＫ４ｄが幅方向にずれた場合に、隣り合う２つのリップ部２１がずれることによって減少した圧力の一部が、ストッパ部２３の圧力によって補充されるので、リップ部２１に掛かる圧力が過度に減少することを抑制でき、シール性が過度に低下することを抑制できる。なお、上述した（１）式と（２）式の一方又は両方が成立しなくてもよい。また、以上説明したガスケットＧＫ４の形状及び寸法は、他のガスケットＧＫ１〜ＧＫ３、ＧＫ５にも適用可能である。
As described above, in the first embodiment, when two gaskets GK4t and GK4d adjacent in the stacking direction Z are displaced in the width direction, a part of the pressure reduced by the displacement of the two
・第２実施形態：
図５は、本発明の第２実施形態を示す説明図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。図３に示す第１実施形態との違いは、ガスケットＧＫ４ａのストッパ部２３ａ，２３ｂの寸法のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。図５において、ガスケットＧＫ４ａの一方のストッパ部２３ａの幅Ｃ１は、他方のストッパ部２３ｂの幅Ｃ２よりも小さい。第２実施形態では、リップ部２１の中心からガスケットＧＫ４ａの外縁までの距離のうち、短い距離をＥ１とし、長い距離をＥ２とする。
Second embodiment:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is only the dimensions of the
図６は、第２実施形態において、積層方向Ｚにおいて隣り合う２つのガスケットＧＫ４ａｔ，ＧＫ４ａｄが左右にずれた状態を示す説明図であり、第１実施形態の図４に対応する図である。図４に示す第１実施形態との違いは、上述した（１），（２）式の代わりに、以下の関係を満足することが好ましい点のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。
Ｌ−Ｄ＜Ｅ１ …（３）
Ｂ＜Ａ≦Ｃ１ …（４）
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state in which two gaskets GK4at and GK4ad adjacent in the stacking direction Z are shifted to the left and right in the second embodiment, and corresponds to FIG. 4 of the first embodiment. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 4 is that the following relationship is preferably satisfied instead of the above-described equations (1) and (2), and other configurations are the same as those of the first embodiment. It is the same.
L−D <E1 (3)
B <A ≦ C1 (4)
図６（ａ）の例では、上記（３）式により、２つのガスケットＧＫ４ａｔ，ＧＫ４ａｄのずれ量の最大値（Ｌ−Ｄ）が、リップ部２１の中心からガスケットＧＫ４ａｔ（ＧＫ４ａｄ）の外縁までの距離のうちの短い距離の値Ｅ１よりも小さな値に制限されている。こうすれば、リップ部２１に掛かる圧力がより大きく保たれるので、単セル１４０の間のシール性が低下することを更に抑制できる。
In the example of FIG. 6A, the maximum value (LD) of the shift amount between the two gaskets GK4at and GK4ad is from the center of the
図６（ｂ）の例では、図４（ｂ）と同様に、上記（４）式により、リップ部２１の幅Ａが腕部２２の幅Ｂよりも大きいので、一方のガスケットのリップ部２１が他方のガスケットの腕部２２の範囲内に重なってしまうことはない。こうすれば、一方のガスケットのリップ部２１が他方のガスケットのストッパ部２３ａ（２３ｂ）と部分的に重なるので、リップ部２１に掛かる圧力が減少することを抑制でき、シール性が低下することを更に抑制できる。
In the example of FIG. 6B, the width A of the
図６（ｃ）の例では、上記（４）式により、リップ部２１の幅Ａが短い方のストッパ部２３ａの幅Ｃ１以下の長さを有するので、一方のガスケットのリップ部２１と他方のガスケットのストッパ部２３ａ（２３ｂ）が重なり得る部分をより多く確保することができ、シール性が低下することを更に抑制できる。なお、（３）式と（４）式の一方又は両方が成立しなくてもよい。
In the example of FIG. 6C, since the length A of the
・第３実施形態：
図７は、本発明の第３実施形態を示す説明図であり、第１実施形態の図３に対応する図である。図３に示す第１実施形態との違いは、ガスケットＧＫ４ｃのリップ部２１ｃの突起部２０ｃ，２０ｄの寸法、及び、腕部２２ｃの寸法のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。図７において、リップ部２１ｃの下方の突起部２０ｃの幅Ａ１（リップ部２１ｃの下方幅Ａ１）は、上方の突起部２０ｄの幅Ａ２（リップ部２１の上方幅Ａ２）よりも小さい。また、腕部２２ｃの下方幅Ｂ１は上方幅Ｂ２の幅Ｂよりも大きい。
Third embodiment:
FIG. 7 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 3 is the dimensions of the
図８は、第３実施形態において、積層方向Ｚにおいて隣り合う２つのガスケットＧＫ４ｃｔ，ＧＫ４ｃｄが左右にずれた状態を示す説明図であり、第１実施形態の図４に対応する図である。図４に示す第１実施形態との違いは、上述した（２）式の代わりに、以下の関係を満足することが好ましい点のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。
Ｂ１＜Ａ１ …（５）
Ａ２≦Ｃ …（６）
なお、第３実施形態においても、上述した（１）式を満足することが好ましい。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which the two gaskets GK4ct and GK4cd adjacent in the stacking direction Z are shifted to the left and right in the third embodiment, and corresponds to FIG. 4 of the first embodiment. The only difference from the first embodiment shown in FIG. 4 is that the following relationship is preferably satisfied instead of the above-described equation (2), and other configurations are the same as those of the first embodiment.
B1 <A1 (5)
A2 ≦ C (6)
In the third embodiment, it is preferable that the above-described expression (1) is satisfied.
図８（ａ）の例では、図４（ａ）と同様に、上記（１）式により、２つのガスケットＧＫ４ｃｔ，ＧＫ４ｃｄのずれ量の最大値（Ｌ−Ｄ）が、リップ部２１の中心からガスケットＧＫ４ｃｔ（ＧＫ４ｃｄ）の外縁までの距離の値Ｅよりも小さな値に制限されている。こうすれば、リップ部２１ｃに掛かる圧力がより大きく保たれるので、単セル１４０の間のシール性が過度に低下することを更に抑制できる。
In the example of FIG. 8A, as in FIG. 4A, the maximum value (LD) of the deviation amount of the two gaskets GK4ct and GK4cd is determined from the center of the
図８（ｂ）の例では、上記（５）式で与えられるように、リップ部２１ｃの下方幅Ａ１が腕部２２ｃの下方幅Ｂ１よりも大きいので、一方のガスケットのリップ部２１ｃが他方のガスケットの腕部２２ｃの範囲内に重なってしまうことはない。こうすれば、一方のガスケットのリップ部２１ｃが他方のガスケットのストッパ部２３と部分的に重なるので、リップ部２１ｃに掛かる圧力が減少することを抑制でき、シール性が低下することを更に抑制できる。
In the example of FIG. 8B, the lower width A1 of the
図８（ｃ）の例では、上記（６）式で与えられるように、リップ部２１ｃの上方幅Ａ２がストッパ部２３の幅Ｃ以下の長さを有するので、一方のガスケットのリップ部２１ｃと他方のガスケットのストッパ部２３が重なり得る部分をより多く確保することができ、シール性が低下することを更に抑制できる。なお、（５）式と（６）式は成立しなくてもよい。
In the example of FIG. 8C, the upper width A2 of the
・第４実施形態：
図９は、本発明の第４実施形態を示す説明図であり、第１実施形態の図３（ａ）に対応する図である。図３（ａ）に示す第１実施形態との違いは、ガスケットＧＫ４ｘのリップ部２１ｘの突起部２０ｘが凹部Ｒを有する点のみであり、他の構成は第１実施形態と同様である。この凹部Ｒは、ガスケットＧＫ４ｘの突起部２０ｘと単セル１４０との接触面積を減少させるので、シール性を更に向上できる。なお、第１実施形態の図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）と同様の理由により、第４実施形態においても、（１），（２）式を満足することが好ましい。また、このような凹部Ｒを有するリップ部２１ｘは、上述した第２、第３実施形態でも採用可能である。
-Fourth embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3A of the first embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 3A is only that the
本発明は、上述の実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
２０，２０ｃ，２０ｄ，２０ｘ…突起部
２１，２１ｃ，２１ｘ…リップ部
２２，２２ｃ…腕部
２３，２３ａ，２３ｂ…ストッパ部
３０…膜電極接合体プレート（ＭＥＡプレート）
３１…支持フレーム
３２…発電部
４０…カソード側セパレータ
５０…アノード側セパレータ
５４…冷却媒体流路溝
６２…燃料ガス入口マニホールド孔
６４…燃料ガス出口マニホールド孔
７２…酸化剤ガス入口マニホールド孔
７４…酸化剤ガス出口マニホールド孔
８１…溝部
８２…冷却媒体入口マニホールド孔
８３，８５…傾斜壁
８４…冷却媒体出口マニホールド孔
１００…燃料電池スタック
１４０…単セル
２００…冷却媒体流路面
ＧＫ１〜ＧＫ５…ガスケット
ＧＫ４ｄ，ＧＫ４ｔ…ガスケット
ＧＫ４ａ，ＧＫ４ａｄ，ＧＫ４ａｔ…ガスケット
ＧＫ４ｃ，ＧＫ４ｃｄ，ＧＫ４ｃｔ…ガスケット
ＧＫ４ｘ…ガスケット
20, 20c, 20d, 20x ...
DESCRIPTION OF
Claims (3)
任意の隣接する２つの単セルの間に挟まれて配置されたガスケットを備え、
前記ガスケットは、前記２つの単セルに接して前記２つの単セルに第１圧力を付与するリップ部と、前記リップ部の両側に形成され、前記２つの単セルに接して前記２つの単セルに前記第１圧力よりも小さな第２圧力を付与するストッパ部と、を有する、
燃料電池スタック。 A fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked,
Comprising a gasket placed between any two adjacent single cells,
The gasket is formed on both sides of the lip portion so as to be in contact with the two single cells and to apply a first pressure to the two single cells, and in contact with the two single cells. And a stopper portion for applying a second pressure smaller than the first pressure,
Fuel cell stack.
前記単セルは、アノード側セパレータとカソード側セパレータとを備え、
前記ガスケットは、前記アノード側セパレータと前記カソード側セパレータのうちの一方のセパレータの表面に配置されており、
前記一方のセパレータの表面において、前記ガスケットの両側に壁を形成した溝部が形成されており、
前記一方のセパレータの平面視において、前記ガスケットが走る方向と垂直な方向を幅方向と呼ぶとき、
前記幅方向において、前記ガスケットの幅をＤとし、前記溝部の幅をＬとし、前記リップ部の中心から前記ガスケットの外縁までの距離をＥとしたとき、Ｌ−Ｄ＜Ｅの関係を満たす、
燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1, wherein
The single cell includes an anode side separator and a cathode side separator,
The gasket is disposed on the surface of one of the anode side separator and the cathode side separator,
On the surface of the one separator, a groove portion having walls formed on both sides of the gasket is formed,
In a plan view of the one separator, when the direction perpendicular to the direction in which the gasket runs is referred to as the width direction,
In the width direction, when the width of the gasket is D, the width of the groove portion is L, and the distance from the center of the lip portion to the outer edge of the gasket is E, the relationship of L−D <E is satisfied.
Fuel cell stack.
前記ガスケットは、前記リップ部と前記ストッパ部のそれぞれとの間に形成された腕部を有し、
前記複数の単セルが積層する積層方向と一致の方向を高さ方向と呼ぶとき、
前記高さ方向において、前記腕部の高さが、前記ストッパ部の高さよりも小さく、
前記幅方向において、前記腕部の幅をＢとし、前記リップ部の幅をＡとし、前記ストッパ部の幅をＣとしたとき、Ｂ＜Ａ≦Ｃの関係を満たす、
燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 2, wherein
The gasket has an arm portion formed between the lip portion and each of the stopper portions,
When the direction that coincides with the stacking direction in which the plurality of single cells are stacked is called the height direction,
In the height direction, the height of the arm portion is smaller than the height of the stopper portion,
In the width direction, when the width of the arm portion is B, the width of the lip portion is A, and the width of the stopper portion is C, the relationship of B <A ≦ C is satisfied.
Fuel cell stack.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2016142036A JP2018014196A (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Fuel cell stack |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2016142036A JP2018014196A (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Fuel cell stack |
Publications (1)
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| JP2018014196A true JP2018014196A (en) | 2018-01-25 |
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Family Applications (1)
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| JP2016142036A Pending JP2018014196A (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Fuel cell stack |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2018014196A (en) |
-
2016
- 2016-07-20 JP JP2016142036A patent/JP2018014196A/en active Pending
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